CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU HỆ THỐNG KÍCH TỪ UNITROL_6800 ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT THỦY ĐIỆN HÀM THUẬN
2.2. TÌM HIỂU HỆ THỐNG KÍCH TỪ UNITROL_6800 ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT THỦY ĐIỆN HÀM THUẬN
2.2.3. Chức năng các thành phần chính của hệ thống kích từ Nhà máy Thủy điện Hàm Thuận
2.2.3.1. Sơ đồ nguyên lý chung hệ thống kích từ [10]
Hình 2.6: Sơ đồ khối hệ thống kích từ Unitrol_6800
Sơ đồ nguyên lý chung hệ thống kích từ Unitrol_6800 thể hiện hình (2.6). Hệ thống được chia thành các nhóm chính sau:
- Máy biến áp kích từ (EXT).
- Các khối chỉnh lưu (DOC).
- Các thiết bi điều khiển (Channel 1, Channel 2 và Backup Channel).
- Kích từ ban đầu (Field Flashing).
- Thiết bị diệt từ (DEE).
- Các thiết bị vào/ra (I/O Device).
Trong hệ thống kích từ tĩnh (hay còn gọi là kích từ dạng Shunt). Nguồn cung cấp cho hệ thống kích từ được lấy từ đầu cực máy phát. Dòng điện kích từ của máy phát đồng bộ chạy qua máy biến áp kích từ. Các bộ chỉnh lưu công suất và máy cắt kích từ.
Máy biến áp kích từ giảm điện áp đầu cực máy phát tới điện áp vào yêu cầu của các bộ chỉnh lưu, cung cấp điện áp cách ly giữa các đầu cực máy phát, cuộn dây kích từ và các bộ chỉnh lưu làm việc song song hoặc dự phòng cho nhau. Dòng điện xoay chiều (AC) được chỉnh lưu thành dòng điện một chiều (DC) có điều khiển.
Trình tự khởi động được điều khiển bởi thiết bị kênh điều khiển. Mạch kích từ ban đầu trong thực tế là một mạch dự phòng cho phép khởi động hệ thống kích từ nếu điện áp dư tại đầu cực máy phát là không đủ. Mạch kích từ ban đầu bao gồm một điện trở giới hạn dòng, một cầu Diode khóa và một Contactor. Nó được thiết kế để đạt được điện áp cần thiết tại các đầu vào từ 10 ÷ 20 Vac vì thế chức năng khởi động mềm bình thường có thể thực hiện được trình tự này.
Sau khi đồng bộ với hệ thống, hệ thống kích từ vận hành bình thường trong chế độ điều chỉnh điện áp tự động (AVR), để điều chỉnh điện áp đầu cực máy phát. Hơn nữa bộ AVR có thể bao gồm các chức năng điều chỉnh hoàn toàn tự động về điện áp hoặc cũng có thể vận hành một trong các năng điều khiển theo hệ số công suất (cosφ), điều khiển công suất phản kháng máy phát.
Hệ thống kích từ có thể vận hành ở chế độ điều khiển theo dòng kích từ ở chế độ bằng tay (FCR) với mục đích thử nghiệm.
Kèm theo các yêu cầu hệ thống thiết bị điều khiển được cấu hình như một kênh đơn, kênh đôi (kênh 1 và 2), hoặc là kênh ba (kênh 1, 2 và bằng tay). Một kênh dựa trên cơ sở là một thiết bị điều khiển (AVR/FCR chứa trong thiết bị AC800PEC) và thiết bị đo lường điều khiển thông tin (CCM), nó hình thành một hệ thống xử lý độc lập.
Mỗi kênh điều khiển bao gồm:
- Phần mềm tự động điều chỉnh điện áp và dòng kích từ.
- Giám sát kích từ/các chức năng bảo vệ.
- Một Logic điều khiển có thể lập trình.
Một kênh điều khiển dự phòng (CCM BU) được sử dụng như bộ điều chỉnh bằng tay (BFCR). Nó cũng bao gồm đầy đủ các chức năng giám sát dự phòng cao và các chức năng bảo vệ.
Mạch giám sát dập từ trường bao gồm: Máy cắt kích từ, điện trở dập từ và Thyristor Crowbar với các phần tử điện tử được lắp đặt đi kèm. Điện trở dập từ có thông số phụ thuộc vào máy cắt dập từ hồ quang điện DC và điện áp sinh ra tối đa trên cuộn dây kích từ. Nó cũng được thiết kế để hấp thụ năng lượng dư được sinh ra từ cuộn dây kích từ. Hệ thống kích từ được cắt với một máy cắt AC và DC.
Mỗi mô đun chỉnh lưu được lắp đặt với một bộ thiết bị giao diện chỉnh lưu trong bộ điều khiển chỉnh lưu (CCI), giao diện điều khiển góc mở (GDI), giao diện điều khiển chống nhiễu (SCI), giao diện tín hiệu điều khiển (CSI) và bảng điều khiển bộ chỉnh lưu (CCP).
Các thiết bị đầu vào/ra (CIO) đưa ra các tín hiệu điều khiển cách ly hoàn toàn.
Hệ thống cũng trang bị một Rơ le bảo vệ chạm đất Rotor (GFR).
Ngoài ra còn có các khối nguồn, quạt làm mát bộ chỉnh lưu và thiết điều khiển kích từ (ECT) cho phép vận hành tại chỗ hệ thống kích từ.
2.2.3.2. Các thiết bị điều khiển chính hệ thống kích từ
Thành phần chính của hệ thống điều khiển điện là thiết bị điều khiển AC800PEC cho tất cả các chức năng điều khiển dùng cho việc phát xung tốt hơn. Thêm vào đó, thiết bị đo lường điều khiển thông tin (CCM) được ứng dụng cho bộ xử lý nhanh những giá trị đo lường thực của hệ thống.
Trong hệ thống có dự phòng hoàn toàn cho nhau, cả hai kênh được tách biệt về cơ khí. Do đó, cho phép bảo dưỡng khi hệ thống đang vận hành dễ dàng. Mỗi kênh có các phần tử điều khiển điện tử có thể điều khiển một hay nhiều bộ chỉnh lưu được kết nối song song với dòng định mức hệ thống lên đến 10.000A.
Thiết bị giao diện như là thiết bị hợp bộ đầu vào/ra (CIO) và giao diện điều khiển bộ chỉnh lưu (CCI) được sử dụng để cách ly hoàn toàn và điều chỉnh các tín hiệu điều khiển, được lắp đặt ở nơi các tín hiệu vào/ra, như là mỗi khối bộ chỉnh lưu có chứa một giao diện điều khiển bộ chỉnh lưu.
Sơ đồ cấu hình phần cứng hệ thống kích từ thể hiện hình (2.7) [10], bao gồm:
Thiết bị điều khiển chính AC800PEC
Thiết bị điều khiển chính AC800PEC là thành phần trung tâm của việc xử lý và thu thập thông tin, nó được kết nối dạng quang tới các khối khác.
Thiết bị điều khiển được cấu tạo bởi khối điều khiển AC800PEC (PP D113) và bao gồm khối vi xử lý (PP D103), khối nguồn (KU D181) và khối quang (UF D128).
Các chức năng chính của AC800PEC:
- Định nghĩa các thông số.
- Chức năng điều khiển:
+ Tự động điều chỉnh điện áp máy phát (AVR).
+ Điều chỉnh dòng điện kích từ (FCR).
+ Giám sát và bảo vệ.
- Điều khiển khởi động, vận hành, dừng và trình tự cắt sự cố.
Thiết bị đo lường điều khiển truyền thông (CCM)
Thiết bị này đo lường các giá trị của máy phát và hệ thống, nó tạo ra một tín hiệu số cơ bản các tín hiệu vào/ra số và tương tự. Nó cũng bao gồm các giao diện bằng lập trình và các đấu nối dạng Fielbus.
Hơn nữa, nó có thể hoạt động như một bộ điều khiển thay cho thiết bị AC800PEC với các chức năng ít hơn.
Thiết bị dựa trên nền tảng là bộ điều khiển AC800PEC và bao gồm bộ vi xử lý (PEC80PM), khối đo lường kích từ (PEC80EMU), khối nguồn (PEC80PS) và khối quang (PEC80OM).
Các chức năng chính của thiết bị đo lường truyền thông (CCM):
- Chức năng đo lường: Đo lường các thông số máy phát Ug, Ig, Pg, Qg và fg được tính toán trực tiếp từ các giá trị đầu vào xoay chiều (AC). Tất cả các thông số đo lường khác được tính toán từ giá trị một chiều (DC).
- Giám sát đo lường.
- Lưu trữ sự cố.
Hình 2.7: Cấu hình phần cứng hệ thống kích từ Unitrol_6800
CIO CIO CIO CIO CIO CIO CIO
Analog measurements signals Optical data transmission
Power semiconductor control signals General data path
Control Channel 1
1 to8
AC
800PEC
Converter 1
GDI CSI 1 to8
CCI
1 to8
1 to4 1 to4 CIO
Control Channel 2
AC
800PEC
Internal Interface CCM
BU
Backup Channel CCM
CCM
Customer Interface
Các đầu vào - ra hợp bộ (CIO)
Thiết bị này là thiết bị đầu vào - ra tương tự về số cho dòng kích từ Unitrol. Thiết bị điều khiển chính dựa trên nền tảng là AC800PEC và bao gồm vi xử lý (PEC80PM), khối đầu vào - ra (PEC80IOU), khối nguồn (PEC80PS) và khối quang (PEC80OM).
Các chức năng chính của thiết bị vào – ra (CIO):
- Xuất và nhận tín hiệu giao diện vào - ra số và tương tự.
- Truyền thông tin tới các kênh.
Giao diện điều khiển bộ chỉnh lưu (CCI)
Giao diện điều khiển bộ chỉnh lưu (CCI) là một thiết bị phân tán và điều chỉnh điều khiển trên khối chỉnh lưu. Nó là thiết bị chính giao tiếp đến (GDI), (CSI) và (SCI).
Thiết bị dựa trên nền tảng bộ điều khiển (AC800PEC) và bao gồm khối vi xử lý (PEC80PM), khối điều khiển chỉnh lưu (PEC80CCU), khối nguồn (PEC80PS) và khối quang (PEC80OM).
Các chức năng chính của giao diện điều khiển bộ chỉnh lưu (CCM):
- Đo lường:
+ Đo lường điện áp đồng bộ.
+ Đo lường dòng điện qua Thyristor.
+ Đo lường dòng điện một chiều (IDC).
+ Đo lường điện áp kích từ (Uf).
+ Đo lường dòng điện vào cầu chỉnh lưu (IAC). - Giám sát bộ chỉnh lưu.
- Điều khiển góc kích cầu chỉnh lưu (GCU).
- Truyền thông tin đến các kênh:
Mỗi bộ chỉnh lưu có một giao diện chỉnh lưu riêng. Mỗi giao diện điều khiển bộ chỉnh lưu (CCI) được kết nối với mỗi kênh điều khiển thông qua các đường truyền quang. Các giao diện bộ chỉnh lưu (CCI) không có sự liên kết với nhau.
Hình 2.8: Nguyên lý kết nối thông tin từ kênh điều khiển đến (CCI)
Các tín hiệu đầu ra từ giao diện bộ chỉnh lưu (CCI) được gửi đến tất cả các kênh hiện hành. Tất cả các tín hiệu đến để giao diện bộ chỉnh lưu (CCI) được nhận là từ kênh hoạt động. Các tín hiệu hoạt động được phát trong mỗi kênh hoạt động và gửi đến giao diện bộ chỉnh lưu (CCI) thể hiện hình (2.8). [10]